Генератор постоянного тока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(73) Патентообладатели Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(57) Генератор постоянного тока, содержащий корпус, отличающийся тем, что корпус выполнен из двух наружной и внутренней металлических труб, установленных соосно одна в другой с основным кольцевым зазором, в котором соосно установлены с дополнительным кольцевым зазором две жаростойкая и холодостойкая керамические трубы,находящиеся в тепловых контактах соответственно с внутренней и наружной трубами корпуса, а в дополнительном кольцевом зазоре между керамическими трубами, заполненном тепло-электроизоляционным материалом, расположены по всей длине керамических трубкольцевых рядов гипертермопар так, что их горячие и холодные спаи находятся в тепловых контактах соответственно с жаростойкой и холодостойкой керамическими трубами, при этом выводы гипертермопар кольцевых рядов соединены последовательно и образуют термоэлектрический генератор, двухтрубный корпус которого присоединен торцом к корпусу авиадвигателя так, что выходное сопло авиадвигателя расположено во внутренней трубе корпуса генератора.(56) 1. Авиационное оборудование самолетов / Под общей редакцией П.И.Чинаева - М. Военное издательство, 1976. - 25 с. 2. Андриевский Ю.А. и др. Авиационное оборудование. - М. Военное издательство,1989. - 33 с. 75612011.08.30 Предлагаемое техническое решение относится к генераторам постоянного тока, которые применяются на воздушных судах. Известна конструкция генератора постоянного тока с параллельным возбуждением 1. Известная конструкция содержит магнитопроводящий корпус, к которому прикреплены основные и дополнительные полюса, оборудованные обмотками возбуждения магнитного потока магнитопроводящий якорь, в пазах которого расположена якорная обмотка,присоединенная к коллектору, находящемуся в скользящем контакте с графитовыми щетками, с которых поступает напряжение к нагрузке. Якорь генератора приводится во вращение от вала авиадвигателя через сложную конструкцию редуктора, и генератор преобразует часть механической энергии авиадвигателя в электрическую энергию. К недостаткам известной конструкции генератора постоянного тока следует отнести пониженную надежность работы и сложность эксплуатации. Пониженная надежность работы обусловлена низкой надежностью работы щеточноколлекторного узла из-за быстрого износа щеток при высотных полетах при наличии искрения под щетками. Сложность эксплуатации обусловлена необходимостью следить за высотой щеток и своевременно заменять их новыми, необходимостью удаления загрязнения с коллектора генератора, необходимостью периодической проверки крепления шланга воздухозаборника к патрубку генератора, затяжки резьбовых соединений и выводных концов электрических проводов. Наиболее близким по конструкции к заявляемой конструкции генератора постоянного тока является бесколлекторный генератор постоянного тока 2. Бесколлекторный генератор постоянного тока содержит корпус, в котором расположены генератор и возбудитель, при этом на общем статоре расположены две трехфазные якорные обмотки генератора, соединенные в звезду и сдвинутые на угол 30 одна относительно другой, и обмотка возбуждения возбудителя, а на роторе размещены обмотка возбуждения генератора и обмотка якоря возбудителя с выпрямителями. Кроме того, генератор содержит два трехфазных выпрямителя, ко входам каждого из них подключены выходы трехфазных обмоток генератора, при этом выходы выпрямителей соединены параллельно,вследствие чего напряжение на зажимах генератора имеет 12 пульсаций за период. Питание обмотки возбуждения возбудителя осуществляется непосредственно от генератора. При этом необходимый для начального возбуждения ток создается за счет остаточной намагниченности полюсов возбудителя и генератора. При подключении обмотки возбуждения возбудителя к выходным зажимам генератора и вращении ротора генератора авиадвигателем наводится ЭДС в обмотках якоря возбудителя, которые расположены на роторе. Обмотка якоря возбудителя через выпрямители обеспечивает питание обмотки возбуждения генератора, также расположенной на роторе. При прохождении постоянного тока по обмотке возбуждения генератора создается магнитный поток, который при вращении ротора в двух трехфазных обмотках генератора наводит ЭДС, к которым подключены трехфазные выпрямители. Выпрямленное напряжение с выхода выпрямителей поступает на нагрузку. К недостатку бесконтактного генератора постоянного тока следует отнести сложность его конструкции. Сложность конструкции обусловлена необходимостью применения большого числа элементов и устройств в конструкции генератора для выполнения его бесконтактным возбудителя с его обмотками, обмотки возбуждения генератора, редуктора, выпрямителей. Задачей предлагаемой полезной модели генератора постоянного тока является упрощение его конструкции. Поставленная задача решается тем, что в генераторе постоянного тока, содержащем корпус, корпус выполнен из двух наружной и внутренней металлических труб, установленных соосно одна в другой с основным кольцевым зазором, в котором соосно установлены 2 75612011.08.30 с дополнительным кольцевым зазором две жаростойкая и холодостойкая керамические трубы, находящиеся в тепловых контактах соответственно с внутренней и наружной трубами корпуса, а в дополнительном кольцевом зазоре между керамическими трубами, заполненном тепло-электроизоляционным материалом, расположены по всей длине керамических трубкольцевых рядов гипертермопар так, что их горячие и холодные спаи находятся в тепловых контактах соответственно с жаростойкой и холодостойкой керамическими трубами, при этом выводы гипертермопар кольцевых рядов соединены последовательно и образуют термоэлектрический генератор, двухтрубный корпус которого присоединен торцом к корпусу авиадвигателя так, что выходное сопло авиадвигателя расположено во внутренней трубе корпуса генератора. Сущность предлагаемой полезной модели генератора постоянного тока поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображен поперечный разрез генератора на фиг. 2 - продольный разрез генератора по А-А на фиг. 3 - электрическая схема генератора на фиг. 4 изображена схема присоединения генератора к авиадвигателю. Генератор постоянного тока содержит корпус 1, выполненный из двух наружной 2 и внутренней 3 металлических труб, установленных соосно одна в другой с основным кольцевым зазором 1, в котором соосно установлены с дополнительным кольцевым зазором 2 две жаростойкая 4 и холодостойкая 5 керамические трубы, находящиеся в тепловых контактах соответственно с внутренней 3 и наружной 2 трубами корпуса 1, а в дополнительном кольцевом зазоре 2 между керамическими трубами 4 и 5, заполненном теплоэлектроизоляционным материалом 6, расположены по всей длине керамических труб 4 и 5 кольцевых рядов гипертермопар 7 так, что их горячие 8 и холодные 9 спаи находятся в тепловых контактах соответственно с жаростойкой 4 и холодостойкой 5 керамическими трубами, при этом выводы гипертермопар 7 кольцевых рядов соединены последовательно и образуют термоэлектрический генератор 10, двухтрубный корпус которого присоединен торцом к корпусу 11 авиадвигателя так, что выходное сопло 12 авиадвигателя расположено во внутренней трубе корпуса генератора. Гипертермопары каждого кольцевого ряда выполнены из последовательно соединенных хромель-копелевых термопар. Трубы корпуса генератора выполнены из коррозионностойкого, термостойкого и химостойкого авиационного металла. Наличие в конструкции генератора керамических труб обусловлено необходимостью электроизолировать горячие и холодные спаи гипертермопар от металлических труб 2, 3 корпуса генератора. Для того чтобы корпусная 2 труба не нагревалась тепловым излучением внутренней 3 трубы корпуса, по которой движутся газы из сопла авиадвигателя, в дополнительном кольцевом зазоре между керамическими трубами 4 и 5 расположен тепло-электроизоляционный материал 6 - вулканит, который выдерживает температуру 550-600 С. Гипертермопары 7 кольцевых рядов соединены последовательно, чтобы получить требуемую величину ЭДС (28,6-32,8 В) на выходе термоэлектрического генератора 10,который преобразует тепловую энергию газов, выходящих из сопла авиадвигателя, в ЭДС. Заявляемый генератор постоянного тока работает следующим образом. Газы, выходящие из сопла 12 авиадвигателя, отдают теплоту внутренней 3 металлической трубе корпуса конвекцией и тепловым излучением, которая за счет теплопроводности тонкой жаростойкой 4 трубы передается горячим спаям 8 гипертермопар 7 кольцевых рядов. Газы, выходящие из сопла 12 авиадвигателя, имеют температуру 300-400 С. Теплотой горючих газов нагреваются горячие спаи 8 гипертермопар 7 до температуры 280-350 С,холодные спаи 9 которых имеют температуру наружного воздуха (-50 С). При наличии разных температур между горячими 8 и холодными 9 спаями гипертермопар 7 кольцевых 3 75612011.08.30 рядов возникает термоЭДС, величина которой зависит от материала термоэлектродов гипертермопары и пропорциональна разности температур между спаями гипертермопары. Из известных термопар наибольшей чувствительностью (0,08 МВ/грид) обладают хромель-копелевые термопары с верхним температурным пределом длительного применения 600 С. Гипертермопара 7 каждогокольцевого ряда состоит из 40-50 последовательно соединенных хромель-копелевых термопар, что при разности температур между горячими и холодными спаями в 400 С позволяет иметь ЭДС гипертермопары 1,3-1,5 В. Электрическая последовательная цепь из 25 рядов гипертермопар обеспечивает на выходе ЭДС электрогенератора в 32-36 В и используется для подзарядки аккумуляторной батареи. Такая конструкция генератора постоянного тока проще известной конструкции за счет отсутствия возбудителя, редуктора, ротора и статора, генератора, выпрямителя. Таким образом, при эксплуатации заявляемого генератора постоянного тока происходит достижение поставленной технической задачи - упрощение конструкции генератора за счет выполнения корпуса генератора из двух металлических труб, установленных соосно одна в другой с основным кольцевым зазором размещения в основном кольцевом зазоре соосно с дополнительным кольцевым зазором двух керамических труб, которые находятся в тепловых контактах с металлическими трубами корпуса и горячими и холодными спаями размещенных между нимирядов гипертермопар, выводы которых соединены последовательно и образуют термоэлектрический генератор, двухтрубный корпус которого присоединен торцом к корпусу авиадвигателя так, что выходное сопло авиадвигателя расположено во внутренней трубе корпуса генератора. Фиг. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4